İçeriğe geç
EN

Kütüphane · Biyoloji: Hücreden Biyosfere

Ünite 4 / 6

Moleküler genetik: DNA'dan proteine

Bu ünitede

  • DNA'nın yapısını ve Chargaff kuralını uygulamak
  • Yarı korunumlu eşlenmeyi deneysel kanıtıyla açıklamak
  • Transkripsiyon ve translasyonu adım adım yapmak; mutasyon türlerinin etkisini tahmin etmek

4.1 Çift sarmal ve eşlenme

DNA, şeker (deoksiriboz), fosfat ve dört bazdan (adenin, timin, guanin, sitozin) oluşan nükleotitlerin uzun bir zinciridir. İki zincir birbirine bazlar arasındaki hidrojen bağlarıyla bağlanır: A her zaman T ile (2 hidrojen bağı), G her zaman C ile (3 hidrojen bağı) eşleşir. Bu yüzden bir DNA'da A miktarı T'ye, G miktarı C'ye eşittir (Chargaff kuralı). James Watson ve Francis Crick 1953'te çift sarmal modelini, Rosalind Franklin'in X ışını fotoğraflarından da yararlanarak ortaya koydu.

DNA eşlenirken iki zincir helikaz enzimiyle açılır ve her biri yeni bir zincire kalıp olur; DNA polimeraz yeni nükleotitleri tamamlayıcı kurala göre ekler. Sonuçta her yeni DNA bir eski, bir yeni zincir taşır: eşlenme yarı korunumludur. DNA polimeraz yalnızca 5'→3' yönünde çalıştığı için bir zincir kesintisiz, diğeri kısa parçalar (Okazaki parçaları) hâlinde sentezlenir.

FormülA = T, G = C · %A + %G = %T + %C = %50

4.2 Gen ifadesi: transkripsiyon ve translasyon

Transkripsiyonda RNA polimeraz, DNA'nın kalıp zincirini okuyarak tamamlayıcı bir mRNA üretir; RNA'da timin yerine urasil (U) bulunur. Ökaryotlarda mRNA çekirdekten çıkmadan önce işlenir: genin protein kodlamayan intron bölgeleri kesilip atılır, eksonlar birleştirilir.

Translasyon ribozomda gerçekleşir. mRNA üç bazlık kodonlar hâlinde okunur; her kodona karşılık gelen antikodonu taşıyan tRNA, uygun amino asidi getirir. 64 kodonun 61'i amino asit belirtir, 3'ü (UAA, UAG, UGA) dur kodonudur. Başlama kodonu AUG'dir ve metiyonini kodlar. Birden fazla kodon aynı amino asidi belirtebilir; bu yüzden genetik koda "dejenere" denir.

4.3 Mutasyonlar

DNA dizisindeki kalıcı değişikliklere mutasyon denir. Bir bazın başka bir bazla yer değiştirmesi (nokta mutasyonu) sessiz olabilir (aynı amino asit), anlamı değiştirebilir (farklı amino asit) ya da erken bir dur kodonu oluşturabilir. Orak hücre anemisinde β-globin geninde tek bir değişiklik (GAG → GTG) proteindeki glutamik asidi valine çevirir ve alyuvarların şeklini bozar.

Bir ya da iki bazın eklenmesi veya silinmesi, okuma çerçevesini kaydırır (çerçeve kayması); bu noktadan sonraki bütün kodonlar değişir ve genellikle işlevsiz bir protein oluşur. Mutasyonlar çoğu zaman zararsız ya da zararlıdır, ama nadiren yararlı olabilir; evrimin ham maddesi de bu çeşitliliktir.

Anahtar terimler

Kodon
mRNA üzerinde bir amino asidi ya da durmayı belirten üç bazlık dizi.
İntron
Genin, mRNA işlenirken kesilip atılan kodlamayan bölgesi.
Yarı korunumlu eşlenme
Her yeni DNA'nın bir eski, bir yeni zincir taşıması.
Çerçeve kayması
Baz ekleme ya da silmenin okuma çerçevesini değiştirmesi.

Ünite sonu soruları

Önce kendin çöz, sonra çözümü aç.

  1. Çift zincirli bir DNA molekülünde bazların %30'u adenindir. Guanin, timin ve sitozin yüzdelerini bulun. Bu DNA mı, aynı uzunlukta %20 adenin içeren bir DNA mı yüksek sıcaklığa daha dayanıklıdır?

    Çözümü göster

    A = T = %30, toplam %60. Kalan %40, G ve C arasında eşit bölünür: G = C = %20. %20 adenin içeren DNA'da G + C = %60 olur. G–C çiftleri üç hidrojen bağıyla bağlandığı için G–C oranı yüksek olan ikinci DNA ısıya daha dayanıklıdır.

  2. Bir DNA kalıp zinciri 3'-TAC GGA CTT ATT-5' dizisine sahip. mRNA dizisini ve oluşacak peptidi yazın. (AUG = Met, CCU = Pro, GAA = Glu, UAA = dur)

    Çözümü göster

    Tamamlayıcı eşleşme (T→A, A→U, G→C, C→G): mRNA 5'-AUG CCU GAA UAA-3'. Translasyon: Met – Pro – Glu, sonra UAA dur kodonunda biter. Peptit 3 amino asitlidir.

  3. Meselson–Stahl deneyinde ¹⁵N'li bakteriler ¹⁴N'li ortamda 3 kuşak bölünürse, DNA moleküllerinin yüzde kaçı ara yoğunlukta, yüzde kaçı hafif olur?

    Çözümü göster

    Başlangıçtaki 1 molekülün iki ağır zinciri hiç kaybolmaz ve 3 kuşak sonra 2³ = 8 molekülden yalnızca 2'sinde bulunur. Bu 2 molekül ara yoğunluktadır (%25), kalan 6'sı hafiftir (%75).

  4. 300 bazlık bir genin kodlayan bölgesinin 10. bazı siliniyor. Aynı genin 10, 11 ve 12. bazları birlikte silinseydi proteine etkisi nasıl farklı olurdu?

    Çözümü göster

    Tek baz silinmesi çerçeve kaymasına yol açar: 4. kodondan sonraki bütün kodonlar değişir, büyük olasılıkla erken bir dur kodonu oluşur ve protein işlevsiz olur. Üç baz silinirse okuma çerçevesi korunur; protein yalnızca bir amino asit kısalır (bir kodon iki kodonu birleştirerek değişebilir) ve çoğu zaman kısmen işlevini sürdürür.

🦉 Daha kolay anlatım: Profesör Baykuş'un dersi: Kalıtım ve DNA